深挖 | 苹果、Imagination再度牵手，传递了哪些新技术信号？

一、Imagination与苹果重新签订协议

2020年1月2日，芯片IP厂Imagination Technologies宣布已与苹果公司达成新的多年期授权协议，以代替之前于2014年2月6日首次宣布的一项多年使用许可协议。根据新签订的协议，苹果公司可以使用Imagination更广泛的知识产权（IP），并交纳授权费用。

Imagination公司总部位于英国，专精于开发晶片和软体IP（知识产权）。该公司的绘图、运算、视觉和人工智慧，以及连接技术可实现优异PPA（功率、效能和面积）、强韧的安全性、快速的上市时程和更低的整体拥有成本。内建Imagination IP的产品已被全球数十亿人用於他们的手机、汽车、家庭和工作场所。
作为全球领先的半导体科技企业，Imagination Technologies的先进技术和半导体知识产权（IP）产品被广泛地应用于创建各种系统级芯片（SoC），这些SoC驱动了移动设备、人工智能、汽车电子、安防设备、消费性和嵌入式电子产品。其独到的架构技术, IP 内核，软件支持及系统解决方案能支持客户快速地在市场中推出完整且差异化的SoC平台。

二、合作10年后苹果与Imagination分手，后者股价大跌，苹果走向自研GPU

Imagination 是业内领先的IP供应商，尤其是在GPU相关IP方面，更表现出色，也是苹果多年来的合作伙伴，他们从 2007 年的第一代 iPhone 开始就为苹果提供技术授权。2017年，苹果公司宣布逐步停止使用 Imagination Technologies 的移动 GPU技术，这家英国绘图芯片设计公司的未来当时处于危险中。
2017年4月，Imagination 表示未来15个月至 2 年苹果将不再使用公司技术。当时，苹果公司占Imagination营收一半以上，这则消息也导致Imagination股价暴跌。最后，Imagination于2017年9月被Canyon Bridge Capital Partners以5亿英镑收购。凯桥资本的控股股东为中国国新控股有限责任公司。
此外，Imagination出售旗下位于美国的嵌入式处理器分部MIPS给Tallwood MIPS，价格是6500万美元。MIPS是是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，广泛地用于汽车和家用网络设备处理器。同样在2017年9月，苹果在其新一代的A11芯片上用上了自研的GPU。
2018年，苹果开始在iPhone 8和iPhoneX使用自己的绘图芯片，也就是GPU，并逐步摆脱Imagination。之后苹果发布的 iPhone XS和Apple Watch Series 4仍采用自己设计的GPU。不过苹果在 iPad和 Apple TV 等其他产品继续使用 Imagination GPU。
AnandTech认为，去年发布的A12的GPU部分在设计上，其实和Imagination的Rogue架构依然很像，苹果虽然宣称这次GPU是自研的，但应该仍然是架构级授权。

三、再度牵手，Imagination近两年的技术突飞猛进
遭到苹果取消使用GPU专利授权，Imagination在技术方面仍旧取得显著成绩，GPU的影响力排在全球第二，电子发烧友对近两年Imagination在技术方面的成就做了详细分析，去年12月份发布IMG A系列占领移动GPU中的头部位置。这些技术成为苹果与Imagination再度合作的关键因素。

1、PVR3C三重压缩
无论是智能手机、TV还是汽车，都要有大量的数据需要SoCs来处理，而且这种趋势只会朝着一个方向来发展。TV已经从高清（HD）演变成4K，无论你相不相信，现在8K电视已经开始面市了。与此同时，我们的手机也集成了更多的传感器，它们采集周围环境的信息，此外手机的通信方式也从4G发展为5G，这造就了更大的数据流量。这些给存储带宽和存储容量带来越来越大的压力，这无疑会影响到电池的使用寿命。与此同时在竞争日益激烈的市场上，制造商也面临着降低成本的压力。

为此Imagination在GPU设计中采用了三种技术，称为PVR3C三重压缩——纹理压缩（PVRTC和ASTC）、几何压缩（PVRGC）和图像压缩（PVRIC）。


PVRTC和PVRGC都会影响GPU的内部操作，而PVRIC则负责将最终图像从GPU传输到显示控制器。PVRIC3已经被广泛应用于其他第三方IP模块中，比如ISPs、显示控制器、2D内核和视频编码/解码，因此它是一项经过验证的技术。

2、PVRIC4技术控制存储带宽成本
Imagination展现了在GPU设计方面的领先地位，它拥有独特的功能，进一步推动了其目前已经非常高效的架构设计，并且为设备制造商带来了真正的好处。它帮助降低了带宽和以及50%的内存占用，有效地降低了功耗。因此随着SoC需求的不断增加PVRIC4技术将帮助低成本市场更好的控制存储/带宽成本，对于高端市场而言而能够帮助有效的控制功耗。其带来的结果是价格更便宜的产品、更高的利润率以及更长的电池寿命。

3、第九代图形处理器系列PowerVR 9XEP、9XMP和9XTP
Imagination宣布推出第九代图形处理器系列新品PowerVR 9XEP、9XMP和9XTP。这三款全新的Series9 GPU将支持智慧型手机、汽车信息娱乐产品、机顶盒和电视等产品具有领先的图形和流畅的图形化用户接口。并代表了PowerVR有史以来最佳的GPU产品组合，它们覆盖了从入门级到高端市场，并结合了效率的改进和新功能，从而提供了卓越的性能。



Imagination推出了PowerVR新品，即IMG A系列GPU IP，包括AXE，AXM和AXT，可以满足不同应用场景和性能的需求。IMG A系列可覆盖从面向入门级市场的每时钟周期处理1个像素（1 PPC）的组件，一直到用于高性能设备的速度高达每秒2万亿次浮点运算（2 TFLOP）的内核，甚至到针对云应用的、速度超越该数值的多核解决方案。


4、Imagination光线追踪技术

2019年5月10日 – Imagination Technologies提供其PowerVR光线追踪技术授权，从而使采用光学建模技术来实现的最前沿真实图像渲染能够被集成到图形处理器（GPU）中，并用于移动设备、汽车、服务器和其他市场。该项技术是PowerVR正在向前演进的GPU路线图的一部分，用以提供最佳的功耗、性能和面积（PPA）解决方案。
PowerVR光线追踪IP采用一种高效的每秒处理数十亿束光线(“gigarays”)的架构方案，它使得系统级芯片（SoC）设计制造商能够在功耗和热量处于可控范围内的前提下提供具有光线追踪能力的芯片成为现实，这种技术是一种理想的可以为传统GPU添加逼真的、基于光线追踪的光、阴影和透明度的方案，甚至可以创建完整的光线追踪解决方案。
5、第十代PowerVR图形处理架构IMG A系列
2019年12月3日，Imagination 宣布推出其第十代PowerVR图形处理架构IMG A系列（IMG A-Series），可以支持汽车电子（包括辅助驾驶/自动驾驶）、AIoT、计算、数字电视/机顶盒/数字电视盒（DTV / STB / OTT）、移动设备和服务器等应用。Imagination对该产品寄予厚望，首席执行官Ron Black称：“自15年前推出首款移动PowerVR GPU以来，IMG A系列是我们最重要的GPU新品，并且是有史以来最出色的移动GPU IP。”
Imagination在达到和ARM、高通GPU相当性能的前提下，面积更小、功耗更低。IMG A系列在相同的时钟和半导体工艺上，比正在出货的PowerVR设备性能提高了2.5倍，机器学习处理速度提高了8倍，且功耗降低了60%。据称，与当前可用的其它GPU IP相比，IMG A在性能、功耗、带宽和面积上都有优化，并且具有包括确保50%的图像压缩数据等特异性优势。



四、苹果再次与Imagination合作的原因
1、自研GPU不如预期
早在2017年苹果开始使用自研芯片时，Imagination就表示研发GPU会很困难，作为一家在移动GPU市场占有大量份额，在GPU领域有着大量技术专利，而这些专利又是未来苹果设备的关键，从这个新合作表明，苹果的自研GPU似乎不如预期。


2、三星也在开发自己的GPU给苹果造成压力

根据南韩媒体《BusinessKorea》报导，绘图芯片的重要性是除了在智能手机上不可或缺的重要零组件之外，还是发展人工智慧（AI）的关键设备。因此，自 2018年开始，就有消息指出，三星计划开发自家的绘图芯片，并且搭载在三星的 Galaxy系列智能手机。事实上，由当前三星在美国奥斯汀研发中心新的征才内容中可发现，目前该中心正在征求具备绘图芯片开发专业知识的员工，因此这项计划的确在进行中。
报导进一步指出，目前正使用 ARM 架构绘图芯片的三星，搭配自家 Exynos 处理器时，因架构的绘图芯片占据太多 Exynos处理器空间。与高通或苹果处理器相较，三星 Exynos 处理器性能相对落后。为改善这情况，三星期望在 2020 年与 ARM合约到期之后，开始使用自家研发的绘图芯片，并在 Galaxy S 系列智慧手机搭载测试。
而除了藉由自行研发的绘图芯片来改善自家的 Exynos处理器效能之外，三星自行研发的绘图芯片还有一个重要目的，那就是抢攻人工智慧及自驾车的芯片市场。报导表示，这两块市场都是未来半导体发展的重要区块，尤其，是在目前由辉达（NVIDIA）主导的自驾车市场，根据市场研究调查机构 IHS Markit 的预测，市场规模将由 2018 年的 256 亿美元，成长至 2023 年的 355 亿美元，成长率高达 35.8%，这也是三星希望能积极抢攻的市场

五、下代iPhone或将使用Imagination GPU
我们熟知的是苹果主要盈利产品仍然是iPhone，尽管由于智能手机市场增长放缓，苹果公司也曾试图通过推出诸如Apple Arcade和Apple TV +之类的服务来弥补亏损，但iPhone的地位是预计目前不会被超越。毫无疑问，Imagination公司将会看到与Apple合作开发可能表现更好的芯片潜力，这意味着今年iPhone 12系列可能会采用PowerVR GPU。


（电子发烧友综合报道）